Космічний телескоп Джеймса Вебба щойно виміряв швидкість розширення Всесвіту. Астрономи розгублені. Наукова тривога

Космічний телескоп Джеймса Вебба виміряв швидкість розширення Всесвіту, і результати не є чудовою новиною для найбільшої кризи в космології.

Цей результат узгоджується з вимірюваннями, зробленими космічним телескопом Хаббла. Це означає, що з даними Hubble немає нічого поганого, і ми все ще в глухому куті.

Досі існують розбіжності між різними методами вимірювання, відомими як тензор Хаббла, тому нам доведеться покладатися на інший спосіб, щоб з’ясувати, наскільки швидко розширюється Всесвіт.

Всесвіт навколо нас може здаватися нерухомим, незмінним, але все, що ми бачимо, віддаляється з величезною швидкістю, відомою як стала Хаббла, або H0. Незрозуміло, наскільки швидкий H0, оскільки різні способи його вимірювання дають різні результати.

Один із способів — поглянути на сліди раннього Всесвіту, такі як залишкове світло на космічному мікрохвильовому фоні або звукові хвилі, заморожені в часі.

Іншим способом є вимірювання відстані до об’єктів із відомою власною яскравістю, таких як наднові типу Ia або Цефеїди змінні зіркисвітло якого регулярно коливається, що пов’язано з його внутрішньою яскравістю.

Перший метод повертає швидкість розширення приблизно 67 кілометрів на секунду на мільйон парсек. Другий – близько 73 кілометрів на секунду на мегапарсек. Ця невідповідність між ними відома як напруга Хаббла.

Ці вимірювання проводилися неодноразово, що значно зменшило ймовірність помилки в кожній з оцінок. Однак залишається ймовірність того, що принаймні деякі дані містять щось оманливе – особливо тому, що деякі з найкращих даних, які ми маємо про змінні цефеїд, надходять з одного джерела – космічного телескопа Хаббла.

“[Cepheid variables] Це золотий стандартний інструмент для вимірювання відстаней між галактиками, віддаленими на 100 мільйонів світлових років або більше, і є вирішальним кроком у визначенні постійної Хаббла. «На жаль, зірки в галактиках скупчені разом на невеликій території з нашої віддаленої точки зору, тому нам часто не вистачає роздільної здатності, щоб відокремити їх від їхніх сусідів по лінії видимості». Пояснює астрофізик Адам Ріс Науковий інститут космічного телескопа (STScI) та Університет Джонса Гопкінса.

“Основним виправданням створення космічного телескопа Хаббл було вирішення цієї проблеми… Хаббл має кращу роздільну здатність у видимій частині хвилі, ніж будь-який наземний телескоп, оскільки він знаходиться над туманним впливом земної атмосфери. Як наслідок, він може ідентифікувати окремі цефеїди змінні в галактиках, віддалених понад сто кілометрів.” мільйони світлових років і вимірювання інтервалу часу, протягом якого змінюється його яскравість”.

Для того, щоб відрізати пил, що блокує світло, поблизу світильника Ці спостереження необхідно проводити в ближньому інфрачервоному діапазоні, частині електромагнітного спектра, в якій Хаббл не дуже сильний. Це означає, що все ще є певна невизначеність щодо отриманих ним даних.

Космічний телескоп Джеймса Вебба, з іншого боку, є потужним інфрачервоним телескопом, і будь-які дані, які він збирає, не підпадають під такі ж обмеження.

Рейс і його команда вперше перетворили космічний телескоп Джеймса Вебба в галактику з відомою відстанню, щоб відкалібрувати телескоп для змінного освітлення цефеїд. Потім вони помітили цефеїди в інших галактиках. Загалом космічний телескоп Джеймса Вебба зібрав спостереження 320 зірок цефеїд, що значно зменшило шум, присутній у спостереженнях Хаббла.

Хоча дані Hubble дуже шумніОднак дані про відстань все ще збігалися зі спостереженнями космічного телескопа Джеймса Вебба. Це означає, що ми не можемо виключити розрахунки H0 на основі даних Hubble; Поточна швидкість становить 73 кілометри на секунду на мегапарсек на даний момент, і людська помилка – принаймні в цьому випадку – не може пояснити тремтіння Хаббла.

Ми досі не знаємо причини напруги. Одним з основних кандидатів є темна енергія, таємнича і маловідома, але, здавалося б, фундаментальна сила Застосуйте негативний тиск Це прискорює розширення Всесвіту. Завдяки новим вимірюванням космічного телескопа Джеймса Вебба ми можемо трохи наблизитися до відповіді.

«Оскільки Вебб підтвердив вимірювання Хаббла, вимірювання Вебба є найпереконливішим на сьогодні доказом того, що систематичні помилки фотометрії цефеїд Хаббла не відіграють істотної ролі в поточному тремтінні Хаббла». каже Різ.

«У результаті найцікавіші можливості залишаються на столі, а двозначність напруги поглиблюється».

Результати були прийняті в Астрофізичний журналі доступний на arXiv.